eHealth a telemedicína 10

Expertné systémy vo zdravotníctve
Doc. MUDr. Leoš Středa, Ph.D.
centrum pro eHealth a telemedicínu 1. lekárskej fakulty UK v Prahe
 

Pojem “expertné systémy” znamená počítačové programy, ktoré patria do odboru tzv. umelej inteligencie. Tá študuje spôsoby, ako zlepšiť prácu počítačov v odboroch, ktoré zatiaľ lepšie ovládajú ľudia. Takým odborom je bezpochyby aj medicína. Expertné systémy sú určené k poskytovaniu rád či pomáhajú pri rozhodovaní alebo odporúčajú riešenie v konkrétnej situácii. Označujú sa tiež ako DSS (z angličtiny Decision Support System, slovensky Systémy pre podporu rozhodovania).

Cieľom je prenos informácií od expertov k užívateľom. Počítač simuluje experta v danej oblasti s tým, že spája intelektuálne možnosti jednotlivca (experta na konkrétnu problematiku) s možnosťou počítača. Expertné systémy majú mnoho oblastí uplatnenia, napr. medicína, školstvo, strojárstvo, doprava, armáda, obchod atď. Nás, v rámci eHealth, samozrejme zaujímajú hlavne expertné systémy zdravotnícke.Pre ľahké pochopenie princípu si predstavme nasledujúci príklad. Stomatológ, ktorý má ordináciu s niekoľkými zamestnancami, chce, aby mu fungovala podľa jeho predstáv aj v čase jeho neprítomnosti. Vytvorí a naprogramuje si expertný systém, ktorý krok za krokom radí zamestnancom, ako by on sám riešil situácie či problémy. V praktickom využití je problematika samozrejme zložitejšia.

Expertné systémy patria do oblasti informačných systémov. Väčšina počítačových programov vychádza z výpočtov a návodov, ktoré nazývame algoritmy. Riešia úlohy vopred definovanými postupmi. Expertné systémy sa líšia, využívajú uložených vedomostí, ktoré do systému odovzdali experti. Odtiaľ potom aj názov: expertné systémy. Skladajú sa z dvoch základných častí, ktoré sú na sebe relatívne nezávislé. Sú to:

• riadiaci (inferenčných) mechanizmus,

• báza znalostí.

Riadiaci mechanizmus je výkonná časť systému, ktorá na základe údajov od užívateľa odvodzuje závery. Využíva dostupné vedomosti, získava potrebné dáta a poskytuje užívateľovi zodpovedajúce riešenie. Činnosť riadiaceho mechanizmu sa tiež označuje ako inferenčná (odvodzovacia).

Báza znalostí obsahuje vedomosti jedného alebo viacerých expertov z daného odboru. Ide o vedomosti potrebné k riešeniu problému. Odborná definícia znie, že ide o množinu explicitne vyjadrených znalostí experta. V rámci eHealth obsahuje vedomosti z konkrétneho medicínskeho odboru a špecifické znalosti riešenia problémov v tomto odbore.

Ako expertný systém pracuje? Od užívateľa obdrží dotaz na problém. Systém kladie užívateľovi otázky, pomocou ktorých hľadá a upresňuje oblasť riešenia v báze znalostí. V báze znalostí vyhľadáva informácie na základe faktov a symptómov oznámených od užívateľa. Ten musí správne interpretovať a logicky vysvetliť problém. Je dôležité, aby expertný systém nedošiel k nesprávnym záverom.

Z hľadiska charakteru riešenej úlohy je možné rozdeliť expertné systémy na

• diagnostické,

• plánovacie,

• hybridné.

Diagnostické expertné systémy sa sústreďujú na zistenie, ktorá z uvedených cieľových hypotéz najlepšie zodpovedá konkrétnej situácii, napr. používateľ zadáva príznaky ochorenia pacienta a expertný systém určuje typ ochorenia. Riešeniekonkrétneho problému spočíva v postupnom prehodnocovaní čiastkových záverov. Vlastná štruktúra predpokladov, hypotéz a cieľov je zadaná expertom.

Plánovacie expertné systémy sa od diagnostických líšia tým, že u nich poznáme požadovaný cieľ riešeného problému. Ich úlohou teda nie je zistiť najpravdepodobnejšiu hypotézu, ale nájsť vhodnú cestu, ktorá vedie k požadovanému cieľu. Príklad z medicínskej praxe: používateľ pozná pacientovu diagnózu a cieľ, ktorý chce dosiahnuť (vyliečenie), ale hľadá najvhodnejšiu cestu, ako to dosiahnuť.

Hybridné expertné systémy určitým spôsobom kombinujú metódy z diagnostických a plánovacích expertných systémov. Využívajú sa napr. u počítačového modelovania. Typickým príkladom sú umelé neurónové siete. Sú to programové prostriedky, ktoré napodobňujú správanie ľudského mozgu pri riešení takých problémov, ktoré sú pomocou klasických algoritmických postupov ťažko riešiteľné.

Expertné systémy, ako softvér využívajúci znalosti expertov v zdravotníctve, by mali spĺňať niekoľko podmienok. Tie sú nevyhnutné pre zmysluplnosť riešenia nejakého problému práve týmto spôsobom. Softvér simuluje spôsob rozhodovania odborníka, teda človeka. Snaží sa nájsť najpravdepodobnejší výsledok. Ako ideálny je výsledok, ktorý sa zhoduje s názorom experta. Preto je systém určený na riešenie naozaj zložitých úloh. Malo by ísť o problematiku, ktorá sa opakuje a vyžaduje opakované riešenie. Ďalej by malo ísť o problematiku, ktorá je zložitá natoľko, že k jej riešeniu nie je k dispozícii exaktná metóda a vyžadovala by konzultáciu s odborníkom či konzília odborníkov. V neposlednej miere ide aj o financie, vynaložené náklady na vytvorenie a prevádzku expertného systému by mali byť lacnejšie ako výsledné efekty.

Expertné systémy majú celý rad výhod. Medzi ne patrí poskytovanie stále rovnakých výsledkou, pri čom rozhodovanie nie je ovplyvnené únavou, časovým stresom a inými faktormi. Na každý problém sa sústreďujú rovnako a nie sú nikdy choré. Sú schopné riešiť zložité problémy a svoj ​​výrok dokážu vždy jednoznačne zdôvodniť. Môžu tiež slúžiť ako školiace nástroj pre menej skúsených pracovníkov a tým napomáhajú k zvyšovaniu ich kvalifikácie. Expertné systémy možno tiež používať na viacerých miestach a na rôzne účely.

Na druhej strane majú expertné systémy tiež niekoľko nevýhod. Počítače majú obmedzené uvažovanie a ich myslenie nie je tvorivé. Uvažujú iba v tendenciách zadaných človekom. Expertné systémy sa ďaleko ťažšie adaptujú na nové podmienky. Vedomosti a zručnosti človeka sa s časom a skúsenosťami vyvíjajú, kdežto stroje zostanú rovnaké aj po niekoľko rokov, kým nie sú aktualizované. V neposlednom rade expertné systémy nemajú základné ľudské vlastnosti, ako sú napr. intuícia, schopnosť rozpoznať vzácne výnimky a okamžite sa im prispôsobiť alebo tzv. sedliacky rozum.

V zdravotníctve sa expertné systémy sústreďujú najmä na dielčie úlohy, ako sú napr. problematika antibiotík a infekčné ochorenia, nádorové ochorení, diferenciálna diagnostika bolestí na hrudi, prenikajú do odborov ako stomatológia, dermatológia apod. Komplexné diagnostické expertné systémy sú zatiaľ nereálne.

Hoci sa zdá, že ide o novinku, sú expertné systémy ako pojem známe od polovice 60. rokov dvadsiateho storočia, kedy boli vykonané prvé pokusy s umelou inteligenciou. V 80. a 90. rokoch existoval už softvér, ktorý sa až v 90% zhodoval s názorom ľudského experta. Práve v medicíne sa objavili systémy pre podporu diagnostiky infekčných ochorení (systém Mycin, ktorý identifikoval niekoľko infekcií a doviedol navrhnúť vhodnú liečbu antibiotík vrátane dávkovania, napriek tomu zostal len vo fáze vedeckého prototypu a do lekárskej praxe uvedený nebol) alebo ochorenie pľúc (pneumologický systém Puff, ktorý na základe interpretácie funkčných vyšetrení pľúc určoval niekoľko pľúcnych ochorení). Obidva systémy mali oddelenú znalostnú databázu od programu pre poskytovanie expertných rád.

Expertné systémy sú zabudované aj v niektorých z programov určených pre ambulantné praxe. Patrí k nim napríklad PC doktor, Amicus, Medicus, Software JH, Data plan, MD comfort, Smart Medix a ďalšie. Programy neriešia diagnostiku ani liečbu, sústredia sa najmä na problematiku administratívy v lekárskej praxi, sledujú náklady, vedú kartotéku a ukladajú výsledky vyšetrení. Majú zvyčajne jednoduchú obsluhu s prehľadnou a bohatou ponukou funkcií. Väčšina ponúka tiež možnosť práce s obrazovou dokumentáciou. Ich obstarávacie náklady sú rozdielne, zvyčajne sú k dostaniu v rôznych verziách od základnej cez rozšírenú či špecializovanú, napr. pre odbory neurológie, oftalmológie, ortopédie, pediatrie, gynekológie, urológie, alergológie atď.

Ďalším medicínskym expertným systémom je GIDEON (akronym pre Global Infectious Diseases Epidemiology Network), ktorý vznikol už v roku 1995 ako celosvetová databáza infekčných chorôb. V súčasnej dobe funguje ako online aplikácia, ktorá je pravidelne aktualizovaná. Kladie si za cieľ napomáhať v klinických rozhodnutiach v oblasti tropických a infekčných ochorení, epidemiológie a mikrobiológie, a to vo všetkých krajinách sveta. Lekári môžu prostredníctvom GIDEONu diagnostikovať špecifické ochorenie a získavať informácie o ich liečbe. Majú prístup k aktuálnym a komplexným informáciám o všetkých ochoreniach a ich expanzii. GIDEON sa skladá zo štyroch modulov: diagnostického, epidemiologického, liečebného a mikrobiologického.

Iné expertné systémy sú v programoch HELP (Health Evaluation through Logical Processes) a PEPID (Portable Emergency Physician Information Database). Uplatňujú sa v oblasti kontroly spracovania dát, monitoringu výsledkov z laboratórií. HELP je tiež využívaný k diagnostike a starostlivosti o pacientov. Detekuje zle predpísané lieky, rozpoznáva infekcie získané až v nemocnici a odporúča vhodnú liečbu pacienta vzhľadom k čo najnižšiemu riziku a nákladom. PEPID je zameraný na elementárne medicínske postupy. Nájdeme v ňom diagnózy a spôsoby liečby, databázu liekov a ich správne dávkovanie, ale aj nežiaduce reakcie aj indikácie a kontraindikácie ich podania.

Uplatnenie expertných systémov je využívané aj v rámci ePreskripce. Ide najmä o kontrolu, pretože takéto systémy umožňujú sledovať interakcie s aktuálnou aj predchádzajúcou preskripciou pacienta, kontrolujú obmedzenia negatív liekov a súlad predpisu s preskripčnými a indikačnými obmedzeniami alebo tiež so stanovenými limitmi zdravotných poisťovní.

Expertné systémy patria do oblasti znalostného inžinierstva a do medicínskych aplikácii prenikajú pomaly. Napriek tomu je potrebné počítať s nárastom tejto formy získavania informácií v medicíne. Existuje aj možnosť zneužitia, keď napríklad zdravotné poisťovne nútia lekárov predpisovať len také lieky, ktoré sú na pozitívnom listu poisťovne. Ak lekár chce na určitú diagnózu predpísať liek iný, než aký odporúča poisťovňa, okamžite je upozornený výstrahou. Lieky, ktoré poisťovňa uprednostňuje, sú tie, na ktoré im poskytol výrobca zaujímavú zľavu. Môže tak dochádzať k paradoxnej situácii, kedy rôzny pacienti s rovnakou diagnózou dostanú lieky iné, podľa toho, na aký liek má konkrétna poisťovňa vyjednanú zľavu. V prípade rôznych poisťovní môže ísť o zľavy od rôznych farmaceutických výrobcov.

MUDr. Leoš Středa, autor diéty StředaForm

Doc. MUDr. Leoš Středa, Ph.D.  je známy český lekár, docent Univerzity Karlovej v Prahe a držiteľ filipínskeho Rádu Rytierov Dr. José Rizala. Je autorom odborných kníh, lekárskych učebníc, popularizoval zdravú výživu, diéty, chudnutie, eHealth a telemedicínu. Jeho diéta na schudnutie StředaForm patrí k najúspešnejším. Je autorom systému telemedicínského monitoringu a liečby obezity v rámci programu eHealth.

Komentáře nejsou povoleny.